固定式燃气轮机大气污染物排放标准.DOC

1、固定式燃气轮机大气污染物排放标准编制说明（征求意见稿）标准编制组2019 年 4 月I目 录1 项目背景 .11.1 任务来源 .11.2 主要工作过程 .12 江苏省燃机现状及发展趋势 .32.1 江苏省燃机现状 .32.2 世界燃机技术发展趋势分析 .63 标准制订的必要性分析 .83.1 国家及生态环境主管部门相关要求 .83.2 国家及江苏省相关产业政策及行业发展规划中的生态环境要求 .103.3 燃机行业发展带来的主要生态环境问题 .113.4 行业清洁生产工艺和污染防治技术的最新进展 .123.5 现行环保标准存在的主要问题 .124 燃机大气污染物产排污情况及控制技术 .134.

2、1 燃机主要生产工艺及产排污情况 .134.2 燃机行业排污现状 .134.3 污染防治技术 .175 燃机排放有毒有害污染物环境影响分析 .215.1 NOX.215.2 SO2 .225.3 颗粒物 .236 标准主要内容及确定依据 .256.1 适用范围 .256.2 标准的结构框架 .266.3 术语和定义 .266.4 污染物项目的选择 .286.5 污染物排放限值的确定及依据 .286.6 其他污染物控制指标的确定及依据 .326.7 监测要求 .326.8 达标判定要求 .356.9 运行管理要求 .397 主要国家、地区及国际组织相关标准研究 .407.1 主要国家、地区及国际

3、组织相关标准 .407.2 本标准与主要国家、地区及国际组织同类标准的对比 .438 实施本标准的成本效益分析 .458.1 实施标准的环境效益 .45II8.2 实施本标准的成本分析 .489 标准的实施建议 .509.1 强制性实施的建议 .509.2 标准实施的措施建议 .5011 项目背景1.1 任务来源随着世界经济的发展，化石能源消费需求仍不断增长，环境压力巨大。未来在相当长的一段时间内，常规化石能源仍然是能源供给的主力。在常规化石能源中，天然气发电由于其效率高、环境影响小、调峰能力强，因此在未来能源发展的格局中将占据重要位置。根据国家电力“十三五”发展等规划，我国燃气轮机发电厂（以

4、下简称“燃机电厂”）装机容量到2020 年将达到 1.1 亿千瓦左右。随着装机容量的不断增加，加之燃气轮机发电厂主要分布于环境容量有限的经济发达地区和城市，因此其氮氧化物排放问题愈来愈受到关注，北京、天津和深圳等地在国家大气污染物排放标准的基础上又出台了更为严格的氮氧化物排放标准。到“十三五”末期，江苏省固定式燃气轮机装机容量将达到 2000 万千瓦左右，约占全国总装机容量的 20 %。但江苏省尚无固定式燃气轮机大气污染物排放标准，不能适应燃气轮机发电厂发展的现状和形势。因此依据中华人民共和国大气污染防治法，应抓紧研究并制定相应排放标准。2017 年 5 月，江苏省能源局委托国电环境保护研究院

5、有限公司开展江苏省天然气发电机组脱除氮氧化物研究课题，主要研究内容包括：（1）梳理国内外燃机环保排放现状，分析国内外燃机氮氧化物排放相关标准、政策以及已实施脱硝的燃机发电经济性和社会效益；（2）实地调研全省在役燃机电厂氮氧化物排放情况，结合调研和研究的情况，分析在不同排放限值下，全省燃机进一步降低氮氧化物排放浓度的技术和经济可行性，并提出燃机优选的环保指标；（3）提出全省燃机严格排放标准的技术路线，以及环保电价等相关政策建议。2018 年 3 月，相关研究成果通过江苏省能源局组织的验收，与会专家一致认为：项目成果丰硕，国内领先，同意通过验收，建议尽快开展工程示范。课题前期工作和研究成果为本标准

6、的制定奠定了坚实的技术基础。2018 年 11 月国电环境保护研究院有限公司获得江苏省生态环境厅 2018 年度省级环保科研课题江苏省固定式燃气轮机大气污染物排放标准制定（2018-016）立项，在前期课题研究的基础上，编制江苏省固定式燃气轮机大气污染物排放标准（征求意见稿）及编制说明。本标准组织制定单位和管理人员：江苏省生态环境厅本标准主要起草单位：国电环境保护研究院有限公司本标准主要起草人员：朱法华、刘志坦、杨爱勇、李玉刚、舒喜、张承武、赵秀勇、王 圣、庄 柯、王 凯、冯建春、王敏、曹炼博、马修元、宣添星、周 凯、周爱奕21.2 主要工作过程在江苏省能源局和江苏省生态环境厅课题的支持下，标

7、准编制组于 2017 年 06 月启动标准编制工作，对现有燃气轮机发电厂开展了实际调研（包括文献资料收集、现场调研及问卷调查），对固定式燃气轮机技术发展趋势、烟气治理技术及污染物排放水平进行了分析评估，对国内外相关法规标准、政策要求开展了调研，并对标准实施的环境减排效果和经济成本进行了分析测算，在此基础上形成了江苏省固定式燃气轮机大气污染物排放标准（初稿）。2019年02月26日，由江苏省生态环境厅主持在南京召开了江苏省固定式燃气轮机大气污染物排放标准开题审查会，来自天津市生态环境局、北京市环境保护科学研究院、深圳市生态环境局以及高等院校、燃气发电企业的专家对课题组的前期工作、技术路线和技术方

8、案均非常认可。编制组成员根据专家的建议，与北京、深圳等地生态环境部门就燃机大气污染排放标准制定的经验进行交流，对当地燃机大气污染物减排的现状进行了进一步的调研。此外，邀请国内外燃机主机厂家就低氮燃烧技术及排放现状进行交流，了解国外燃机大气污染物的排放与控制现状，完善标准编制说明。在广泛调研和技术交流的基础上，并依据现场测试结果的分析统计，形成了江苏省固定式燃气轮机大气污染物排放标准（征求意见稿）的标准文本和编制说明。具体工作过程包括：（1）资料调研：对国内外相关排放标准、污染防治技术、各类型燃气轮机燃烧技术发展状况、行业相关环保政策要求等内容的调研。（2）重点排放源调查与监测：对江苏省部分在役

9、燃气轮机发电厂和在建燃气轮机发电厂开展现场调研工作，了解电厂生产工艺、机组运行工况变化、年发电状况、污染物排放水平、污染防治技术成本、管理状况等。同时，对北京、深圳等地燃气电厂的氮氧化物排放、低氮燃烧器和选择性催化还原烟气脱硝（SCR ）改造现状、相关政策等方面进行了调研。（3）形成江苏省固定式燃气轮机大气污染物排放标准（征求意见稿）：综合分析上述资料，重点对标准适用范围、污染物控制项目及指标、排放限值、监测分析方法、运行管理要求、成本效益分析等标准主要技术内容进行充分论证后确定，形成了标准文本（征求意见稿）及其编制说明。32 江苏省燃机现状及发展趋势2.1 江苏省燃机现状2.1.1 燃机行业

10、规模及现状“十二五”期间江苏省大力引进电力、天然气等优质能源，改善能源结构，燃机机组容量从 2011 年的 406 万千瓦上升至 2018 年底的 1534 万千瓦。严格控制燃煤发电机组建设，积极发展燃气轮机发电厂，建成华能金陵二期、国信协联、华电戚墅堰二期和三期、无锡蓝天、华电通州、无锡西区等多座燃气轮机发电厂。根据规划，到“十三五”末，江苏省燃机总装机容量将达到 2000 万千瓦。图 2-1 江苏省已投运天然气发电机组容量变化情况（2004-2018 年）截止 2018 年底，江苏省现有在运 57 套燃气机组，总装机容量为 1534 万千瓦，占全省发电装机的 14.5%，同时在建燃气机组达

11、到 440 万千瓦左右，如表 2-1 所示。表 2-1 江苏省现有在运和在建燃气机组装机情况（适用于本标准的现有机组）序号 项目名称 机组类型 装机规模 所在地区合计 1974 万千瓦已投运机组（57 套，1534 万千瓦）1 扬子巴斯夫燃气自备电厂 热电联产 118 南京2 张家港华兴电力有限公司一期 调峰 239 张家港3 华电戚墅堰发电有限公司 F 级机组一期 调峰 239 常州4 华电望亭发电有限公司 调峰 239 苏州5 苏州蓝天热电有限公司 热电联产 218 苏州6 华能金陵发电有限责任公司一期 调峰 239 南京7 华电戚墅堰发电有限公司三期 热电联产 220 常州8 国信淮安燃

12、气发电厂一燃 热电联产 218 淮安9 华电仪征热电有限公司 热电联产 322 仪征10 华电吴江燃机热电有限公司 热电联产 218 苏州11 大唐吴江燃机热电有限公司 热电联产 220 苏州12 华能金陵发电有限责任公司二期 热电联产 220 南京4序号 项目名称 机组类型 装机规模 所在地区13 协鑫苏州北部热电联产项目 热电联产 218 苏州14 国信协联无锡热电有限公司 热电联产 240 宜兴15 华电戚墅堰发电有限公司 F 级机组二期 调峰 240 常州16 协鑫无锡蓝天热电有限公司 热电联产 220 无锡17 华电通州燃机热电联产 热电联产 222 南通18 无锡西区燃气热电有限公

13、司 热电联产 140 无锡19 大唐姜堰燃机热电联产项目 热电联产 220 姜堰20 华能苏州燃机电厂 热电联产 220 苏州21 江苏华电扬州燃机工程 调峰 247.5 扬州22 东亚电力（无锡）燃机发电项目 调峰 240 无锡23 国信淮安燃气电厂二燃 热电联产 240 淮安24 苏州华电昆山燃机热电联产 热电联产 240 昆山25 国信仪征燃机热电联产 热电联产 210 仪征26 扬州国信高邮燃机热电联产 热电联产 210 高邮27 大唐金坛燃气热电项目 热电联产 240 金坛28 南京协鑫燃机电厂 热电联产 220 南京29 协鑫昆山燃气热电联产项目 热电联产 27.5 苏州在建机组（

14、26 套，440 万千瓦）1 镇江燃机热电联产 热电联产 240 镇江2 张家港华兴电力有限公司二期 热电联产 240 张家港3 无锡华能江阴燃机热电联产 热电联产 240 江阴4 国信靖江燃机热电联产项目 热电联产 210 泰州5 大唐溧水燃机热电联产项目 热电联产 210 南京6 江阴热电有限公司燃机热电联产工程 热电联产 210 江阴7 华能戴南燃机热电联产工程 热电联产 210 兴化8 中电常熟热电有限公司燃机热电联产工程 热电联产 210 苏州9 南京高淳协鑫燃机热电联产项目 热电联产 210 南京10 吴江盛泽燃机热电联产项目 热电联产 210 苏州11 丹阳华海燃机热电联产项目

15、热电联产 210 镇江12 中海油盐城燃机热电联产项目 热电联产 210 盐城13 国信盐城燃机热电联产项目 热电联产 210 盐城2.1.2 燃机企业地理分布江苏省燃机企业地理分布如图 2-2 所示，江苏省固定式燃气轮机主要集中分布在南京、无锡、苏州等苏南地区。5图 2-2 江 苏 省 固 定 式 燃 气 轮 机 地 理 分 布 状 态 图2.1.3 燃机电厂主机现状江苏省固定式燃气轮机由三菱、GE、西门子、阿尔斯通、安萨尔多等公司生产制造。在运机组中，西门子燃机 12 台、三菱燃机 8 台、GE 燃机 35 台、阿尔斯通燃机 2 台；在建机组中，西门子燃机 4 台、GE 燃机 14 台、安

16、萨尔多燃机 8 台具体机型如表 2-2 所示。表 2-2 江苏省燃气电厂主机类型调研进度 序号 燃气电厂 机组类型国信协联无锡热电有限公司 西门子 2 台 SGT5-4000F华电戚墅堰发电有限公司 F 级机组一期和二期 GE 2 台 PG9351FA 型三菱 2 台 M701F4 型华电望亭发电有限公司 GE 2 台 PG9351FA 型江苏华电扬州燃机工程 三菱 2 台 M701F4 型无锡西区燃气热电有限公司 西门子 1 台 SGT5-4000F张家港华兴电力有限公司一期 GE 2 台 PG9351FA 型华能金陵发电有限责任公司一期 GE 2 台 PG9351FA 型东亚电力（无锡）燃

17、机发电项目 西门子 2 台 SGT5-4000F大唐金坛燃气热电项目 GE 2 台 9FB 型国信淮安燃气发电厂二燃 三菱 2 台 M701F4 型9F 级苏州华电昆山燃机热电联产 GE 2 台 9FB 型华电戚墅堰发电有限公司三期 三菱 2 台 M701D 型协鑫无锡蓝天热电有限公司 GE 2 台 PG9171E 型协鑫苏州北部热电联产项目 GE 2 台 PG9171E 型苏州蓝天热电有限公司 GE 2 台 PG9171E 型华电吴江燃机热电有限公司 GE 2 台 PG9171E 型大唐吴江燃机热电有限责任公司 GE 2 台 PG9171E 型华电仪征燃机电厂 西门子 3 台 SGT5-20

18、00E国信淮安燃气发电厂一燃 GE 2 台 PG9171E 型华能金陵发电有限责任公司二期 GE 2 台 PG9171E 型大唐姜堰燃机热电联产项目 GE 2 台 PG9171E 型在役电厂E 级南京协鑫燃机电厂 GE 2 台 PG9171E 型6华能苏州燃机热电电厂 阿尔斯通 2 台 GT13E2 型华电通州燃机热电联产 西门子 2 台 SGT5-2000E扬子巴斯夫燃气自备电厂 GE 1 台 PG9171E 型协鑫昆山燃气热电联产项目 西门子 2 台 SGT800国信仪征燃机热电联产 GE 2 台 PG6F.03 型6F 级 国信高邮燃机热电联产 GE 2 台 PG6F.03 型镇江燃机热

19、电联产 安萨尔多 2 台 AE94.3A张家港华兴燃机电厂二期 安萨尔多 2 台 AE94.3A9F 级华能江阴燃机热电联产 西门子 2 台 SGT5-4000F南京高淳协鑫燃机热电联产项目 安萨尔多 2 台 AE64.3A吴江盛泽燃机热电联产项目 GE 2 台 6F.03 型丹阳华海燃机热电联产项目 安萨尔多 2 台 AE64.3A中海油盐城燃机热电联产项目 GE 2 台 6F.03 型华电金鸡湖天然气分布式能源项目 西门子 2 台 SGT800国信靖江燃机热电联产项目 GE 2 台 6F.03 型大唐溧水燃机热电联产项目 GE 2 台 6F.03 型江阴热电有限公司燃机热电联产项目 GE

20、2 台 6F.03 型华能戴南燃机热电联产项目 GE 2 台 6F.03 型中电常熟热电有限公司燃机热电联产项目 GE 2 台 6F.03 型在建电厂6F 级国信盐城燃机热电联产项目 GE 2 台 6F.03 型2.1.4 燃机发展趋势及氮氧化物排放量估算根据江苏省“十三五” 电力发展规划，“ 十三五”期间燃气轮机机组容量将达到 2000 万千瓦，其中 F 级燃机容量预计达到 1170 万千瓦，E 级燃机燃机容量预计达到 830 万千瓦。假定所有燃机年利用小时按 5500 小时计，F 级燃气轮机机组标准状态下 15%基准氧含量时干烟气量为5 立方米每千瓦时，E 级燃气轮机机组标准状态下 15%

21、基准氧含量时干烟气量为 6.4 立方米每千瓦时，在不采取烟气脱硝情况下，氮氧化物按达标排放 50 毫克每立方米计，每年排放的氮氧化物约 3 万吨。虽然燃气轮机机组氮氧化物排放的初始浓度不高，但由于其单位发电量的烟气排放量大（燃煤电厂的标准烟气量是 3.5 立方米每千瓦时），故其氮 氧 化 物 排放总量相对较大，与江苏省“十三五”期间氮氧化物的减排要求不匹配，与大气环境改善要求也存在一定的差距。因此，需要进一步采取措施减少燃机机组氮氧化物的排放。2.2 世界燃机技术发展趋势分析燃气轮机技术的发展从上世纪 20 年代进入工业应用，40 年代在航空发动机上得到了较大发展，70 年代在舰用燃机上又得到

22、了广泛应用。90 年代以来，由于联合循环技术的成熟发展，机组效率整体得到较大提高，燃机在发电领域中得到了迅速发展，是当前应用较广的先进发电技术，特别是在发达国家，美国燃气轮机发电装机容量占总装机容量的比例已经超过 40%。目前世界上燃机制造厂家共有 100 多家，但实际上真正技术独立的大型燃机制造商主要源于四家，即美国通用电气公司（GE 公司）、美国西屋公司（WH 公司）、德国西门子公司（SIEMENS 公司）、瑞典的阿西亚- 布朗勃法瑞（ABB 公司），其他制造商多为从这四家引进技术进行生产。当然，其他一些制造商通过技术消化、引进和发展，有些已经有了自己的技术特点和产品，如日本三菱公司（MH

23、I）已经成为原美国 WH 技术的代表。7目前国际上的燃气轮机机组水平大致可以分为三个等级，即：普及机组：以 GE 公司 E 系列为代表的燃气轮机，额定功率为 10 万千瓦（110-190MW）等级的机组，包括 SIEMENS 公司的 2000E 系列、 ABB 公司（现属 GE 公司）的GT13 等机组。国际上这些机组的使用已经成熟普及，目前在我国部分机型也已经普及应用。主力机组：以 GE 公司 F 系列为代表的燃气轮机，额定功率为 20 万千瓦（200-260MW）等级的机组，包括 SIEMENS 公司的 4000F 系列、ABB 公司（现属 GE 公司）的GT26 等机组。这些都是目前国际

24、上燃机发电的主力机组，也是我国目前发展燃气- 蒸汽联合循环首选的先进机组。发展机组：以 GE 公司 H 系列为代表的燃气轮机，额定功率为 40 万千瓦（400 MW以上）等级的机组，包括 SIEMENS 公司的 8000H 系列等机组。这些机组代表了目前国际燃机的最先进水平，也是燃机的发展方向，在美国国家能源部资助的先进燃机透平系统计划（ATS）中也包括该系列机组。根据设计资料和对厂商资料的调研，不同厂商、机组等级的氮氧化物（NO X）排放情况见表 2-3，表中氮氧化物排放浓度均为设计值或是最佳值，当负荷低于 50%或高于 100%时，排放会有所增加。表 2-3 不同厂商、机组等级 NOX 排

25、放情况等级 生产商 典型燃机型号 低 NOX 技术 NOX 排放浓度（15 %O 2）初级低 NOX 技术 25 ppmGE MS9001E高级 DLN 燃烧室 15ppm西门子 SGT5-2000E 初级低 NOX 技术 25 ppm E 级安萨尔多 AE94.2 高级 DLN 技术 15 ppm初级 DLN 燃烧室 25 ppmGE MS9351-FADLN 2.6+燃烧室 9ppm三菱 M501F / M701F DLN 燃烧室 1525 ppmABB（已被 GE 收购） GT24 / GT26 EV 型燃烧器 25 ppm环形燃烧器 25 ppm西门子 SGT5-4000FPMP 燃烧

26、器 15 ppmF 级安萨尔多 AE94.3A DLN 燃烧室 1525 ppmGE 9HA 高级 DLN 燃烧室 25 ppm三菱 M701J 高级 DLN 燃烧室 25 ppm西门子 SGT5-8000H 高级 DLN 燃烧室 25 ppmH 级安萨尔多 GT36 轴向分级燃烧室 25 ppm由表 2-3 可以看出，随着技术的提高，采用低氮燃烧技术机组 NOX 的排放浓度明显降低，GE 公司产品 E 级为 25 ppm（50 mg/m3），利用高级 DLN 燃烧室可降至 15ppm；GE 公司 F级利用 DLN2.6+燃烧室可降至 9 ppm（19 mg/m3），西门子公司产品 F 级燃机利用 PMP 燃烧器可降至 15 ppm（案例较少），三菱公司 F 级为 25 ppm。H 级燃机由于透平前温度更高，在 50%负荷以上运行时 NOX 排放浓度一般保证在 25 ppm 以下。